JP2007123487A - 半導体材料及びその製造方法、並びに半導体素子 - Google Patents

Abstract

【課題】熱的に安定であって、周期性に優れた階段形状の形成を可能とする。
【解決手段】ＸＰＳによる面積強度比Ｒ（＝Ｉ_284.8／Ｉ_282.8）がＲ＞０．２を満たす炭素過剰面にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させて、（０００１）面と〔１１−２ｎ〕面〔ｎ≧０〕とからなるステップ−テラス構造が形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体材料及びその製造方法、並びに半導体素子に関し、詳しくは、量子細線デバイス、光デバイス、電子デバイスなどのステップテラス構造を利用したデバイスの作製に好適な炭化珪素系の半導体材料及びその製造方法、並びにこれを用いた半導体素子に関する。

半導体素子の動作速度や機能性を高める観点から、シリコン以外の半導体材料の検討が種々なされており、近年、半導体材料の一つとして、炭化珪素（ＳｉＣ）がシリコンに比べてバンドギャップが大きくパワーデバイスや高周波デバイス等への応用が期待されている。

炭化珪素のうち、一般に４Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣが用いられ、特に（０００１）面の基板が広く用いられている。そして、これにエピタキシャル成長によりＳｉＣ薄膜を形成する場合、（０００１）面を基準面として傾斜させ、例えば４Ｈ−ＳｉＣ基板では８°のオフ角を〔１１−２０〕方向に設けることが一般的となっており、ＳｉＣ基板表面にステップ状の凹凸が形成されるとされている。

具体的な例として、４Ｈ−ＳｉＣ基板を１４３０℃の０〜０．１％ＨＣｌ添加水素雰囲気下で１５〜３０分間保持することにより、ステップ−テラス構造を形成する技術に関する開示がある（例えば、非特許文献１参照）。

また、上記に関連して、Ｓｉおよび炭素原料ガス等を供給した後に珪素を含むガスを間欠的に供給することでＳｉＣバルク基板上にＳｉＣ薄膜を積層する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−２３４３０１号公報 H.Nakagawa，et al．ＰＲＬ91（2003）226107-1-4

ところが、量子細線デバイス、光デバイス、電子デバイスなど、ステップテラス構造を利用したデバイスを作成するには、ステップ−テラス構造の階段形状の上にＳｉＣ膜をエピタキシャル成長により形成できることが不可欠であるが、従来の技術では、基板表面における階段形状の形成を４Ｈ−ＳｉＣのエピタキシャル成長に適切な温度領域よりも低い１４３０℃にて行なっているため、昇温中に形状が変化してしまい階段形状を保持することができない。

また、上記のように、珪素を含むガスを間欠的に供給してＳｉＣ薄膜を積層する方法は、基板表面に階段形状をつくるための方法ではなく、むしろ既述のようにオフ角度をつけた基板上にＳｉＣ薄膜を成長させた場合に形成されるステップ状の凹凸を解消し、基板表面が平坦になるようにエピタキシャル成長させるものである。

したがって、これまでに提案されている技術では、ＳｉＣ基板の表面に所望の階段形状、特に周期性の良好な階段形状（例えば、テラス幅４０ｎｍ以上、ステップ高さ５ｎｍ以上の周期的な階段形状）を形成し得る技術については、未だ確立されていないのが現状である。

本発明は、上記に鑑みなされたものであり、熱的に安定であって、周期性に優れた階段形状（ステップ−テラス構造）が形成された半導体材料及びその製造方法、並びに光伝搬特性の良好な半導体素子を提供することを目的とし、該目的を達成することを課題とする。

本発明は、炭素含有雰囲気のもと予め［０００１］軸が［１１−２０］方向に１°以上傾いたＳｉＣ基板に炭素が過剰に存在するカーボン過剰な表面を形成しておき、その表面でＳｉＣのエピタキシャル成長を行なうようにすると、周期性のステップ−テラス構造が得られるとの知見を得、かかる知見に基づいて達成されたものである。

前記目的を達成するために、第１の発明である半導体材料は、（０００１）面からなる幅４０ｎｍ以上のテラスと、（１１−２ｎ）面〔ｎ≧０〕からなる高さ５ｎｍ以上のステップとの階段状表面構造を設けて構成したものである。

本発明の半導体材料においては、従来以上の大きなステップバンチングを起こした周期性に優れた階段形状（ステップ−テラス構造）の表面構造に構成されることで、導波路構造や量子細線構造が容易に得られ、光伝播効率が高くなるので、動作速度や高温動作性等の機能性を効果的に向上させることができる。これにより、導波路や量子細線などの各種デバイスの作製が容易に行なえる。

形成される階段形状は、特にテラス部が幅４０ｎｍ以上で、ステップ部が高さ５ｎｍ以上に形成されるので、光伝播制御の点で有効である。

第２の発明である半導体素子は、前記第１の発明である半導体材料を用いて構成されたものである。周期性に優れた階段形状（ステップ−テラス構造）の表面構造を有する半導体材料を用いることで、光伝搬効率が良好で、動作速度や高温動作性等の機能性に優れた半導体素子を作製するのに有効であると共に、デバイスの作製が容易に行なえる。

第３の発明である半導体材料の製造方法は、前記第１の発明の半導体材料の製造方法であり、［０００１］軸が［１１−２０］方向に１°以上傾いたＳｉＣ基板を炭素含有雰囲気下で加熱してカーボン（炭素；Ｃ）過剰な表面を形成し、前記表面にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させるようにしたものである。

第３の発明においては、［０００１］軸が［１１−２０］方向に１°以上傾いた状態で加熱することで、階段形状を形成しようとする部分に炭素が多く存在する表面（すなわちカーボン過剰な表面）を形成することができ、カーボン過剰な表面にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させることで、周期的な階段形状が発現しやすく、幅４０ｎｍ以上のテラスと高さ５ｎｍ以上のステップとの階段状表面構造を形成することができる。

また、第３の発明におけるカーボン過剰な表面は、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）の測定における、ＳｉＣに関する信号の面積強度Ｉ_ＳｉＣと、前記ＳｉＣに関する信号以外のカーボンに関する信号の面積強度Ｉ_Ｃとの比（Ｉ_Ｃ／Ｉ_ＳｉＣ；＝Ｒ）がＲ＞０．２を満たす表面で構成されるのが効果的である。

すなわち、ＸＰＳによるＣ１ｓの測定信号において、ＳｉＣに関する結合エネルギー（２８２．８ｅＶ付近）にピークを有する信号の面積強度Ｉ_282.8（Ｉ_ＳｉＣ）と、ＳｉＣに関する信号以外の、グラファイトもしくはＳｉＣ_ｘ（ｘ＞１）に関する結合エネルギー（２８４．５ｅＶ付近）にピークを有する信号の面積強度Ｉ_284.5（Ｉ_Ｃ）との比Ｉ_284.5／Ｉ_282.8（＝Ｒ）がＲ＞０．２を満たす表面にて好適に構成することができる。

ＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させる表面をＲ＞０．２を満たす表面、すなわちカーボン（Ｃ）が多く存在する表面（炭素過剰な表面）に構成することで、周期的な階段形状が発現しやすくなるので、周期性に優れたバンドギャップの大きい階段形状（ステップ−テラス構造）を形成することができる。

炭素含有雰囲気下で行なう加熱は、炭素系ガス濃度が１０％以下である炭素含有雰囲気に調整して好適に行なうことができる。水素ガスなどの雰囲気中に微量の炭素系ガスを添加し、炭素含有雰囲気の炭素系ガス濃度を１０％以下の範囲内とすることで、カーボン過剰な表面上にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長すると共に、周期的な階段形状の発現が可能であるので、所望とする表面の形成に有効である。

周期性のある階段形状（ステップ−テラス構造）を有するＳｉＣ基板は、高温動作可能なＳｉＣ系デバイス等の作製に適している。

本発明によれば、熱的に安定であって、周期性に優れた階段形状（ステップ−テラス構造）が形成された半導体材料及びその製造方法、並びに、光伝搬特性の良好な半導体素子を提供することができる。

以下、図１〜図３を参照して、本発明の半導体材料の製造方法について、一実施形態を示して詳細に説明すると共に、該説明を通じて、本発明の半導体材料及びこれを用いた半導体素子についても詳述することとする。

本実施形態の半導体材料は、図１に示すように、表面が、（０００１）面からなるテラス構造と、（１１−２ｎ）面〔ｎ≧０〕からなるステップ構造とで構成された階段状構造（ステップ−テラス構造）を有しているＳｉＣ基板（以下、「炭化珪素半導体材料」と称する。）である。

本実施形態の炭化珪素半導体材料は、表面が（０００１）面からなるテラス構造と（１１−２ｎ）面〔ｎ≧０〕からなるステップ構造とで構成されたステップ−テラス構造となるように以下のようにして作製されるものである。

まず、例えばＣＶＤ装置のチャンバー内に、［０００１］軸が［１１−２０］方向に１°以上傾いたＳｉＣ基板を入れ、炭素含有雰囲気下で加熱する。ＣＶＤ法によるエピタキシャル成長を行なう前に、加熱によりＳｉＣ基板の表面に炭素を存在させることができ、炭素が多く存在する表面、特に炭素過剰な表面（カーボン過剰面）を形成することができる。

ＳｉＣ基板の表面が炭素（カーボン）過剰であるとは、ＳｉＣ（ストイキオメトリな状態の炭化珪素）の結合に関与しない過剰なカーボン（Ｃ；ＳｉＣ_ｘ［ｘ＞１］もしくはグラファイトなど）が表面に付着した状態の表面をいう。

炭素含有雰囲気は、ＣＶＤ装置のチャンバー内に供給されるキャリアガスである水素ガスに、全ガス量の０．７％となる微量のアセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスを添加して形成したものである。

炭素含有雰囲気は、Ｃ_２Ｈ_２ガスの添加による以外に、例えば、ＣＨ_４、Ｃ_３Ｈ_８、Ｃ_２Ｈ_４、ＣＣｌ_４などの他の炭素系ガスや、チャンバー内の炭素製品（グラファイト製のサセプタなど）からの脱離炭素を添加して形成することができる。

炭素系ガスを添加する場合、炭素含有雰囲気中における炭素系ガス濃度は、１０％以下であるのが好ましく、より好ましくは５％以下であり、更に好ましくは１％以下である。下限値は０．００１％である。

加熱は、１００〜１９００℃の範囲内で行なうのが好ましく、８００〜１８００℃の範囲内で行なうのがより好ましい。加熱時間は、表面に存在させる炭素の程度や条件等に応じて適宜選択することができ、０．０１〜５時間が好適である。

炭素含有雰囲気下で加熱し、ＳｉＣ基板に炭素が多く存在するカーボン過剰面を形成した後は、このカーボン過剰面の上にＣＶＤ法により、ＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させる。このとき、ＳｉＣ基板のカーボン過剰面には、周期性を有するようにしてステップ構造とテラス構造とが形成される。

ＳｉＣ基板としては、４Ｈ−ＳｉＣ基板、６Ｈ−ＳｉＣ基板が好ましく、ＣＭＰ研磨（Chemical Mechanical Polish）された基板、鏡面研磨された基板、および不規則階段が形成された基板のいずれであってもよい。

前記カーボン過剰面は、図２に示すように、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）で測定したＣ１ｓのスペクトルにおいて、ＳｉＣ結合に由来する結合エネルギーにピークを有する信号における面積強度Ｉ_282.8（Ｉ_ＳｉＣ）と、それより高エネルギー側にあるグラファイトもしくはＳｉＣ_ｘ（ｘ＞１）に由来する結合エネルギーにピークを有する信号の面積強度Ｉ_284.8（Ｉ_Ｃ）との比Ｒ（Ｉ_284.8／Ｉ_282.8）がＲ＞０．２を満たす表面である。

前記Ｘ線光電子分光分析装置には、例えば、Ｘ線光電子分析装置ＥＳＣＡ ＬＡＢ ＭＫII（ＶＧ（株）製）を用いることができる。

前記Ｒ値が０．２を超えていると、炭素が多く存在するカーボン過剰面の形成が可能であり、カーボン過剰面の形成がより好適に行なえる点で、Ｒ値は１以上が好ましく、２以上がより好ましい。また、Ｒ値が０．２以下であると、ＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させたときに、周期性のあるステップ構造とテラス構造、特に幅４０ｎｍ以上のテラス構造と高さ５ｎｍ以上のステップ構造とで構成される周期性のステップ−テラス構造を形成することはできない。

Ｒ値は、キャリアガスである水素ガスに添加される炭素系ガスまたは炭素製品からの脱離炭素の程度や、熱処理温度、時間などを所望により選択することによってコントロールすることができる。

なお、炭素はＳｉＣ基板の表面付近により多く分布しており、ＸＰＳ測定では、ＳｉＣ基板表面の法線方向と検出器とのなす角度が大きいほど得られる情報が表面から浅い領域の値で構成され、角度が大きいほどＲ値は大きくなることから、この不確かさを解消するために、ＳｉＣ基板表面の法線方向と検出器とのなす角度を（例えば７５°に）規定して測定を行なうことが望ましい。

ステップ構造の高さｈ（図１参照）としては、高い方が望ましく、具体的には５ｎｍ以上が好ましく、より好ましくは１０ｎｍ以上、更に好ましくは２０ｎｍ以上である。また、テラス構造は、そのテラス幅（ｗ）が大きいほど望ましく、具体的には４０ｎｍ以上が好ましく、８０ｎｍ以上がより好ましい。なお、ステップ高さｈおよびテラス幅ｗは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて測定することができる。

上記のようにして形成されたステップ−テラス構造は、エピタキシャル成長によって得られるものであるため、この構造を保ったままＳｉＣ結晶を成長させ得るので、ＳｉＣからなる量子細線、電子・光デバイスを好適に形成することができる。

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。但し、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
市販の４Ｈ−ＳｉＣ基板（４Ｈ−ＳｉＣ（0001）８°off toward［11-20］Ｓｉ面）を用意し、このＳｉＣ基板を有機溶媒で洗浄後、フッ化水素で酸化膜を除去した。そして、洗浄後のＳｉＣ基板をＣＶＤ装置に設けられたチャンバー内部に設置した。

このチャンバーには、図示しないが、キャリアガスとして水素（Ｈ_２）ガスを供給するための水素ガス供給系、炭素（Ｃ）源ガスとしてアセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）ガスを供給するためのＣ源ガス供給系、およびＳｉ源ガスとしてＳｉＨ_２Ｃｌ_２ガスを供給するためのＳｉ源ガス供給系が接続されると共に、チャンバー内を加熱するための加熱装置が設けられており、ＳｉＣ基板へのカーボン過剰面の形成、およびステップ−テラス構造の形成が可能なようになっている。

チャンバー内部にＳｉＣ基板を設置した後、キャリアガスであるＨ_２ガスを水素ガス供給系からチャンバー内に供給すると共に、Ｃ源ガス供給系からＣ_２Ｈ_２ガスを供給し、チャンバー内をＣ_２Ｈ_２ガスが０．７％添加されたＣ_２Ｈ_２添加Ｈ_２ガス雰囲気（炭素含有雰囲気）を形成した。そして、Ｃ_２Ｈ_２添加Ｈ_２ガス雰囲気下、１６５０℃にＳｉＣ基板を加熱した。このようにして、ＳｉＣ基板に炭素が多く存在するカーボン過剰面の形成を試みた。

ここで、チャンバー内からＳｉＣ基板を取り出し、表面組成をＸＰＳ測定により評価した。すなわち、ＥＳＣＡ ＬＡＢ ＭＫII（ＶＧ（株）製）を用いてＸＰＳ測定を行なったところ、図２に示すように、ＳｉＣ結合に由来する結合エネルギー２８２．８ｅＶにピークを有する信号における面積強度Ｉ_282.8と、それより０．５−３ｅＶ高エネルギー側にあるグラファイトもしくはＳｉＣ_ｘ（ｘ＞１）に由来する結合エネルギー２８４．５ｅＶにピークを有する信号における面積強度Ｉ_284.8（＝Ｉ）との２つからなるＣ１ｓスペクトルを得た。このとき、ＳｉＣ基板表面の法線方向と検出器とのなす角度を７５°とした。この２つのピークの面積強度比Ｒ（＝Ｉ_284.8／Ｉ_282.8）は１７であり、Ｒ＞０．２を満たすカーボン過剰面が形成されていた。

続いて、１６５０℃の温度下、ＣＶＤ法〔キャリアガス：水素（Ｈ_２）、原料ガス：ＳｉＨ_２Ｃｌ_２及びアセチレン（Ｃ_２Ｈ_２）〕を用いた常法により、ＳｉＣ基板のカーボン過剰面にＳｉＣ結晶を膜状にエピタキシャル成長させた。このようにして、ＳｉＣ基板のカーボン過剰面にステップ−テラス構造を形成した。

−評価−
１．ＳｉＣ基板の表面形状
エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板を原子間力顕微鏡ＮＶ２０００〔オリンパス（株）製；Atomic Force Microscope（ＡＦＭ）〕を用いてＸＹ方向に走査し、図３に示す像を撮影し、この像を観察してＳｉＣ基板の表面状態（３次元形状の状態）を評価した。その結果、図１に示すように、［１１００］方向に筋状に伸びた周期性の構造が確認された。更に［１１−２０］方向の断面解析をあわせて行ない、階段状形状が周期的に形成されているのを確認した。

２．ＳｉＣ基板の断面形状
透過型電子顕微鏡４０００ＦＸ（日本電子（株）製；ＴＥＭ）を用い、電子線の入射方向を［１１００］として、エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板の測定を行なった。その結果、（０００１）面（テラス構造）と（１１−２ｎ）面〔ｎ≧０〕（ステップ構造）とからなる階段状形状であることが確認され、ステップ高さｈ＝２５ｎｍ、テラス幅Ｗ＝１４０ｎｍであった。

（実施例２）
実施例１において、４Ｈ−ＳｉＣ基板を、市販の６Ｈ−ＳｉＣ基板（６Ｈ−ＳｉＣ（0001）３．５°off toward［11-20］Ｓｉ面）に代えると共に、チャンバーに接続されたＣ源ガス供給系により行なったＣ_２Ｈ_２ガスの供給を、ＳｉＣ基板を保持するための図示しないカーボンサセプタ（グラファイト製基板ホルダー）を用いた脱離炭素による供給に代えたこと以外、実施例１と同様にして、ＳｉＣ基板のカーボン過剰面にステップ−テラス構造を形成した。

本実施例においても、ＳｉＣ基板を加熱してカーボン過剰面の形成を試みた後のエピタキシャル成長前において、実施例１と同様に、チャンバー内からＳｉＣ基板を取り出し、取り出されたＳｉＣ基板の表面組成をＸＰＳ測定により評価した。その結果、面積強度Ｉ_282.8およびＩ_284.8（＝Ｉ）の２つからなるＣ１ｓスペクトルが得られた。この２つのピークの面積強度比Ｒ（＝Ｉ_284.8／Ｉ_282.8）は１０であり、Ｒ＞０．２を満たすカーボン過剰面が形成されていた。

−評価−
１．ＳｉＣ基板の表面形状
エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板の表面状態（３次元形状の状態）を、実施例１と同様にして評価した結果、［１１００］方向に筋状に伸びた周期性の構造が確認された。更に［１１−２０］方向の断面解析をあわせて行ない、階段状形状が周期的に形成されているのを確認した（図１参照）。

２．ＳｉＣ基板の断面形状
実施例１と同様にして、エピタキシャル成長後のＳｉＣ基板の測定を行なった結果、（０００１）面（テラス構造）と（１１−２ｎ）面〔ｎ≧０〕（ステップ構造）とからなり、ステップ高さｈ＝１５ｎｍ、テラス幅Ｗ＝１２０ｎｍの階段状形状が形成されているのを確認した。

（実施例３）
実施例１において、４Ｈ−ＳｉＣ基板を、市販のＮドープＳｉＣ基板（Ｎ^＋；４Ｈ−ＳｉＣ（0001）８°off toward［11-20］Ｓｉ面、窒素ドープ、キャリア濃度１×１０^１９cm^-３）に代えたこと以外、実施例１と同様にして、カーボン過剰面の形成を試みた。このとき、面積強度比Ｒ（＝Ｉ_284.8／Ｉ_282.8）は１７であり、Ｒ＞０．２を満たすカーボン過剰面が形成されていた。

続いて、１６５０℃の温度下、ＣＶＤ法〔キャリアガス：Ｈ_２、原料ガス：ＳｉＨ_２Ｃｌ_２及びＣ_２Ｈ_２、Ｎ型伝導用原料：Ｎ_２（ドープ量１×１０^１９cm^-３）〕を用いた常法により、ＮドープＳｉＣ基板のカーボン過剰面にＳｉＣ結晶を膜状にホモエピタキシャル成長させた。このようにして、図４に示すように、ＮドープＳｉＣ基板１１のカーボン過剰面１２の上にステップ−テラス構造（ＳｉＣ層）１３を形成した。

−評価−
ここで、下記評価１〜２を行なった。
１．ＳｉＣ基板の表面形状
エピタキシャル成長後のＮドープＳｉＣ基板の表面状態（３次元形状の状態）を、実施例１と同様にして評価した結果、［１１００］方向に筋状に伸びた周期性の構造が確認された（図１参照）。

２．ＳｉＣ基板の断面形状
実施例１と同様にして、エピタキシャル成長後のＮドープＳｉＣ基板の測定を行なった結果、（０００１）面（テラス構造）と（１１−２ｎ）面〔ｎ≧０〕（ステップ構造）とからなり、ステップ高さｈ＝１２００ｎｍ、テラス幅Ｗ＝１５０ｎｍの階段状形状が形成されているのが確認された。

引き続いて、ＮドープＳｉＣ基板１１のカーボン過剰面１２に形成されたステップ−テラス構造１３上に、ＣＶＤ法〔キャリアガス：Ｈ_２、原料ガス：ＳｉＨ_４及びＣ_３Ｈ_８〕を用いた常法により、図４に示すように、膜厚１５０ｎｍのノンドープＳｉＣ層（窒素ノンドープの４Ｈ−ＳｉＣ）１４をエピタキシャル成長させて積層した。

次いで、積層された４Ｈ−ＳｉＣ層１４上に更に、ＣＶＤ法〔キャリアガス：Ｈ_２、原料ガス：ＳｉＨ_４及びＣ_３Ｈ_８、Ｎ型伝導用原料：Ｎ_２（ドープ量１×１０^１９cm^-３）〕を用いた常法により、図４に示すように、膜厚１μｍのＮドープＳｉＣ層（４Ｈ−ＳｉＣ）１５をエピタキシャル成長させて積層し、光導波路素子を作製した。

−評価−
３．導波性能
図４に示すように構成された光導波路素子に波長４０５ｎｍの光を導入して導波性能を評価した。その結果、伝送損失は１ｄＢ／ｃｍ以下であった。

上記の各実施例では、Ｃ_２Ｈ_２ガス０．７％を含むＣ_２Ｈ_２添加Ｈ_２ガス雰囲気とした場合を中心に説明したが、炭素含有雰囲気は炭素系ガス濃度が１０％以下である場合が好ましく、かかる場合も前記同様にして加熱を行なうことが可能であり、周期的な階段形状の発現により効果的であり、所望とする表面の形成に有効である。

本発明の実施形態で形成されたステップ−テラス構造を示す概略図である。 Ｃ１ｓのＸＰＳスペクトルが、ＳｉＣに関する結合エネルギー（２８２．８ｅＶ付近）にピークを有する信号Ｉ_282.8と、グラファイトもしくはＳｉＣ_ｘに関する結合エネルギー（２８４．５ｅＶ付近）にピークを有する信号Ｉ_284.5とからなることを示すための図である。 本発明の実施形態で形成されたステップ−テラス構造を示すＡＦＭ画像である。 実施例３で作製した光導波路素子の構造を示す概略断面図である。

符号の説明

１２…カーボン過剰面
１３…ステップ−テラス構造からなるＳｉＣ層

Claims (5)

1. （０００１）面からなる幅４０ｎｍ以上のテラスと、（１１−２ｎ）面〔ｎ≧０〕からなる高さ５ｎｍ以上のステップとの階段状表面構造を有する半導体材料。
2. 請求項１に記載の半導体材料を用いた半導体素子。
3. 請求項１に記載の半導体材料の製造方法であって、
   ［０００１］軸が［１１−２０］方向に１°以上傾いたＳｉＣ基板を炭素含有雰囲気下で加熱してカーボン過剰な表面を形成し、前記表面にＳｉＣ結晶をエピタキシャル成長させる半導体材料の製造方法。
4. 前記表面は、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ）の測定における、ＳｉＣに関する信号の面積強度Ｉ_ＳｉＣと、前記ＳｉＣに関する信号以外のカーボンに関する信号の面積強度Ｉ_Ｃとの比（Ｉ_Ｃ／Ｉ_ＳｉＣ；＝Ｒ）がＲ＞０．２を満たす表面である請求項３に記載の半導体材料の製造方法。
5. 前記加熱は、炭素系ガス濃度が１０％以下である炭素含有雰囲気下で行なわれる請求項３又は４に記載の半導体材料の製造方法。